电子设备热分析建模方法与流程

1.本发明涉及电子设备建模领域，尤其涉及一种电子设备热分析建模方法。


背景技术：

2.综合性电子设备由于设备在启动，运行阶段的耗能不同，导致设备总体温度也在相应变化，一些对温度敏感而又价值高的电气元件比如中央处理器，需要预先在设计过程中模拟出工作温度，设计出合适的工作温度区间，确保实物机型的安全使用。目前，尚缺乏一种有效的可核算散热温度，求取设备的运行平衡温度区间的电子设备建模方法来进行热分析模拟。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种电子设备热分析建模方法，在设计阶段通过建立三维模型，模拟散热通道，内置部件热量分析，核算对比散热通道的设置数量与风扇数量和机柜大小的变化趋势，从而选定整机几何结构与内部设备具体安置。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种电子设备热分析建模方法，包括步骤：
5.s1：建立主机箱模型步骤；
6.s2：建立所述主机箱模型的散热功率基本公式；
7.s3：建立上冷却风道模型；
8.s4：建立下冷却风道模型；
9.s5：建立机柜总模型步骤；
10.s6：计算所述机柜总模型的表面散热功率系数。
11.优选地，所述s1步骤中：
12.所述主机箱模型包括多块电子线路板和一主机箱，所述电子线路板竖直或水平地均布于所述主机箱内；所述主机箱的宽度为w1、深度为d1、高度为h1；均布的所述电子线路板之间的间隙形成n个空气流动通道，所述空气流动通道的宽度为w0、长度为l0。
13.优选地，所述s2步骤中，所述散热功率基本公式为：
[0014][0015][0016]
其中，p表示所述主机箱的散热功率；ss表示所述主机箱侧面内壁的有效面积；s
t
表示所述主机箱顶部的表面积；sb表示所述主机箱的底面积；δt表示所述主机箱的温升值；σ表示斯忒藩玻耳兹曼常数，σ＝5.67
×
10-2
w/(m2·
℃)；ε表示辐射系数；tm表示机箱表面温度与环境温度的平均值；t表示所述主机箱的表面温度；ta表示环境温度；q
t
表示风机的风量；
[0017]ss
＝2
×
d1×
h1；s
t
＝d1×
w1；sb＝d1×
w1。
[0018]
优选地，所述s3步骤中：
[0019]
所述上冷却风道模型包括一上冷却机箱和若干上风扇；所述上冷却机箱安装有所述上风扇且所述上冷却机箱形成多个上风道，所述上风扇与所述上风道连通；所述上冷却机箱底部与所述主机箱的顶部贴合；所述上风道之间设置隔板；
[0020]
按所述主机箱宽度w1确定所述上冷却机箱宽度w
上
≥w1；所述上冷却机箱总深度d
上
＝d1；所述上冷却机箱的高度根据所述上风扇的风量确定；所述上风道的风槽长度l与所述主机箱的所述空气流动通道长度l0一致；所述上风道的风槽宽度w，按通风孔面积a与所述上风道的数量综合确定；所述上风道的数量取值为n个、个或个；风扇个数qf等于n个、个或个，结合所述上风扇加工制作尺寸确定。
[0021]
优选地，所述s4步骤中：
[0022]
所述下冷却风道模型包括一下冷却机箱和若干下风扇；所述下冷却机箱安装有所述下风扇且所述下冷却机箱形成多个下风道，所述下风扇与所述下风道连通；所述主机箱的底部与所述下冷却机箱的顶部紧密贴合；所述上风道与所述下风道的位置一一对应；所述上风道、所述空气流动通道和所述下风道配合形成出风通道；
[0023]
按照所述主机箱宽度w1确定所述上冷却机箱宽度w
下
≥w1；所述下冷却机箱总深度d
下
＝d1；所述下冷却机箱的高度根据所述下风扇的风量确定；所述下风道的风槽长度、宽度和数量与所述上风道保持一致；
[0024]
所述通风孔面积a满足公式：
[0025]
a＝p/(7.4
×
10-5
×h×
δt
1.25
)
ꢀꢀ
(3)；
[0026]
δt＝t2—t1ꢀꢀ
(4)；
[0027]
其中，a表示所述通风孔面积；p表示通风口散热量；h表示机柜高度；t2表示所述主机箱内部空气温度；t1表示外部空气温度；
[0028]
w’＝a/(l0×
n)；其中n＝n、或
[0029]
优选地，所述s5步骤中：
[0030]
所述机柜总模型包括一机柜以及设置于所述机柜内的所述主机箱模型、所述上冷却风道模型和所述下冷却风道模型；
[0031]
所述机柜的宽度w、深度d和高度h根据所述机柜内所需排列的设备总数确定；其中所述机柜的宽度w按照所述出风通道总宽度尺寸在相关标准中取用；所述机柜的深度d按照所述上风道和所述下风道的总深度尺寸加上相关布线占用空间尺寸值后得到；所述机柜的高度h为所述机柜内所有内部设备排列好后占用空间高度的尺寸。
[0032]
优选地，所述s6步骤中进一步包括步骤：
[0033]
s61：根据公式计算所述机柜的外表面总面积s：
[0034]
s＝2(wh wd hd)；
[0035]
s62：计算所述机柜总模型的表面散热功率系数；
[0036]
所述表面散热功率系数＝p/s。
[0037]
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
[0038]
本发明通过建立三维模型进行热分析模拟；通过对出风通道、空气流动的分析，计录设备运行期间热量与温度变化状况，基于体积密度公式或热流密度公式，建立设备温度
核算模式，通过改变相关参数，寻求设备最佳配置数据；核算对比散热通道的设置数量与风扇数量和机柜大小的变化趋势，从而选定整机几何结构与内部设备具体安置。
附图说明
[0039]
图1为本发明实施例的机柜总模型的结构示意图；
[0040]
图2为本发明实施例的主机箱模型的结构示意图；
[0041]
图3为本发明实施例的上冷却风道模型的结构示意图；
[0042]
图4为本发明实施例的下冷却风道模型的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
下面根据附图图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
[0044]
请参阅图1～图4，本发明实施例的一种电子设备热分析建模方法，包括步骤：
[0045]
s1：建立主机箱模型步骤；
[0046]
主机箱模型包括多块电子线路板5和一主机箱3，电子线路板5竖直或水平地均布于主机箱3内；主机箱3的宽度为w1、深度为d1、高度为h1；均布的电子线路板5之间的间隙形成n个空气流动通道，空气流动通道的宽度为w0、长度为l0。
[0047]
s2：建立主机箱模型的散热功率基本公式；
[0048][0049][0050]
其中，p表示主机箱3的散热功率；ss表示主机箱3侧面内壁的有效面积；s
t
表示主机箱3顶部的表面积；sb表示主机箱3的底面积；δt表示主机箱3的温升值；σ表示斯忒藩玻耳兹曼常数，σ＝5.67
×
10-2
w/(m2·
℃)；ε表示辐射系数；tm表示机箱表面温度与环境温度的平均值；t表示主机箱3的表面温度；ta表示环境温度；q
t
表示风机的风量；
[0051]ss
＝2
×
d1×
h1；s
t
＝d1×
w1；sb＝d1×
w1。
[0052]
s3：建立上冷却风道模型；
[0053]
上冷却风道模型包括一上冷却机箱2和若干上风扇6；上冷却机箱2安装有上风扇6且上冷却机箱2形成多个上风道，上风扇6与上风道连通；上冷却机箱2底部与主机箱3的顶部贴合；上风道之间设置隔板；
[0054]
按主机箱3宽度w1确定上冷却机箱2宽度w
上
≥w1；上冷却机箱2总深度d
上
＝d1；上冷却机箱2的高度根据上风扇6的风量确定；上风道的风槽长度l与主机箱3的空气流动通道长度l0一致；上风道的风槽宽度w’按通风孔面积a与上风道的数量综合确定；上风道的数量取值为n个、个或个；风扇个数qf等于n个、个或个，结合上风扇6加工制作尺寸确定。
[0055]
s4：建立下冷却风道模型；
[0056]
下冷却风道模型包括一下冷却机箱4和若干下风扇7；下冷却机箱4安装有下风扇7且下冷却机箱4形成多个下风道，下风扇7与下风道连通；主机箱3的底部与下冷却机箱4的顶部紧密贴合；上风道与下风道的位置一一对应；上风道、空气流动通道和下风道配合形成
出风通道；
[0057]
按照主机箱3宽度w1确定上冷却机箱2宽度w
下
≥w1；下冷却机箱4总深度d
下
＝d1；下冷却机箱4的高度根据下风扇7的风量确定；下风道的风槽长度、宽度和数量与上风道保持一致；
[0058]
通风孔面积a满足公式：
[0059]
a＝p/(7.4
×
10-5
×h×
δt
1.25
)
ꢀꢀ
(3)；
[0060]
δt＝t2—t1ꢀꢀ
(4)；
[0061]
其中，a表示通风孔面积；p表示通风口散热量；h表示机柜1高度；t2表示主机箱3内部空气温度；t1表示外部空气温度；
[0062]
w，＝a/(l0×
n)；其中n＝n、或
[0063]
s5：建立机柜总模型步骤；
[0064]
机柜总模型包括一机柜1以及设置于机柜1内的主机箱3模型、上冷却风道模型和下冷却风道模型；
[0065]
机柜1的宽度w、深度d和高度h根据机柜1内所需排列的设备总数确定；其中机柜1的宽度w按照出风通道总宽度尺寸在相关标准中取用；机柜1的深度d按照上风道和下风道的总深度尺寸加上相关布线占用空间尺寸值后得到；机柜1的高度h为机柜1内所有内部设备排列好后占用空间高度的尺寸。
[0066]
s6：计算机柜总模型的表面散热功率系数。
[0067]
s61：根据公式计算机柜1的外表面总面积s：
[0068]
s＝2(wh wd hd)；
[0069]
s62：计算机柜总模型的表面散热功率系数；
[0070]
表面散热功率系数＝p/s。
[0071]
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。